变速恒频双馈风力发电机的最优功率控制
双馈风力发电机有功_无功解耦控制研究与仿真_孙成祥

u′dr =(Rr +bp)idr
uqr =(Rr +bp)iqr Δudr =-bωsiqr
(7)
Δuqr =aωsψ1 +bωsidr
式中 a= -Lm/Ls, b=Lr-L2m/Ls;u′dr、u′qr——— 实 现转子 电压 、电流解 耦 控制 的解 耦 项 ;ΔudrΔuqr——— 消除 转 子电 压 、电流交叉耦合的补偿项 。
2 解耦控制方案的仿真分析
利用 Matlab/simulink搭建仿真模型 , 对双馈 风力发电机有功 、无功解耦控制策略进行仿真 , 所 用双馈电机模型参数如下 :额定功率 22 kW, 额定 电压 380 V, 4 极 , 定 、转 子 漏感 0.004 H, 互 感 0.146 H, 转 子 电 阻 0.4 Ψ, 转 子 惯 量 0.189 kg· m2 [ 4] 。为了模拟发电过程 , 先给电机施加 30 N· m的拖动转矩 , 风力发电机启动并网 , 并网后 再加 20 N· m的转矩 。
中保持励磁电流分量不变 , 此时就可以模拟直流
电机的转矩控制规律 , 通过控制转矩电流分量控
制电磁转矩进行调速 。
设 d-q轴以同步速度旋转 , 转子和定子均按 电动机惯例的电机和磁链的方程[ 2] 为
uds =Rsids +pψds -ω1 ψqs uqs =Rsiqs +pψqs +ω1 ψds udr =Rridr +pψdr -ωsψqr uqr =Rriqr +pψqr +ωsψdr
ψds =Lsids +Lm idr
(1)
ψqs =Lsiqs +Lmiqs ψdr =Lridr +Lm ids
双馈风电机组与永磁直驱机组对比

双馈风电机组与永磁直驱机组对比发表时间:2019-03-14T16:13:57.780Z 来源:《建筑模拟》2018年第34期作者:李兵[导读] 清洁能源在电力系统中的大规模利用,使得风电机组在电网中的占比日益扩大,其运行特性极大地影响电力系统的运行稳定性.本文分析了双馈变速与直驱同步风电机组的结构特点。
李兵辽宁大唐国际新能源有限公司辽宁沈阳 110000摘要:清洁能源在电力系统中的大规模利用,使得风电机组在电网中的占比日益扩大,其运行特性极大地影响电力系统的运行稳定性.本文分析了双馈变速与直驱同步风电机组的结构特点。
关键词:电力系统;风力机组;永磁直驱机风力发电机组主要包括变频器、控制器、齿轮箱,发电机、主轴承、叶片等部件,在这些部件中发电机目前国产化程度最高,它的价格约占机组的10%左右。
发电机主要包括两种机型:永磁同步发电机和异步发电机。
永磁同步发电机低速运行时,不需要庞大的齿轮箱,但机组体积和重量都很大,1.5MW的用词直驱发电机机舱会达到5米,整个重量达80吨。
同时,永磁直驱发电机的单价较贵,技术复杂,制造困难,但是这种机型的优点是少了个齿轮箱,也就少了个故障点。
异步发电机是由风机拖动齿轮箱,在带动异步发电机运行,因为叶片速度很低,齿轮箱可以变速100倍,以让风机在额定转速下运行,目前流行的是双馈异步发电机,主要有1.25MW\1.5MW\2MW三种机型,异步发电机组的机组单价低,技术成熟,国产化高。
一、双馈风力发电系统双馈风力发电机组的控制核心是通过变流器对双馈发电机转子电流(频率、幅值、相位)的控制,以达到与风电机组机械部分运行特性匹配、提高风能的利用效率及改善供电质量的目的。
1、双馈变速恒频型风力发电机组的风轮叶片桨距角可以调节,同时发电机可以变速,并输出恒频恒压电能;2、在低于额定风速时,他通过改变转速和叶片桨距角使风力发电机组在最佳叶尖速比下运行,输出最大的功率;3、在高风速时通过改变叶片桨距角使风力发电机组功率输出稳定在额定功率。
变速恒频双馈风力发电机的最大风能追踪控制

变速恒频风力发电机空载并网控制

变速恒频风力发电机空载并网控制随着环境保护和可持续发展的重要性日益凸显,风力发电作为一种清洁、可再生的能源,得到了广泛应用。
在风力发电机组中,变速恒频风力发电机是一种常见的类型。
本文将重点探讨变速恒频风力发电机空载并网控制的原理、优缺点及应用。
变速恒频风力发电机组是一种通过风轮捕捉风能,并将其转换为电能的技术。
与恒速恒频风力发电机相比,变速恒频风力发电机具有更高的风能利用率和更宽的转速范围。
其工作原理是,通过调整风轮转速,以适应风速的变化,从而保持发电机输出频率的稳定。
空载并网控制是指风力发电机在不带负载的情况下与电网连接。
实现空载并网的关键在于控制风轮转速和发电机电流,以确保发电机与电网的同步。
常见的空载并网控制策略包括以下两种:直接并网法:在风速达到额定值后,风轮直接驱动发电机进入同步状态,然后进行并网。
此种方法简单直接,但并网瞬间会产生较大的冲击电流。
软并网法:通过控制风轮和发电机的转速,缓慢地将发电机接入电网,从而避免冲击电流的产生。
这种方法需要更多的控制环节和算法,但其并网效果较直接并网法更为平稳。
优点: a.由于能够适应风速的变化,所以具有较高的风能利用率; b.通过调整转速,可以减轻风轮和发电机的机械应力,提高设备的寿命;c.与恒速恒频风力发电机相比,其启动和停止更为灵活。
缺点: a.控制系统的设计较为复杂,需要精确的转速和电流控制; b.并网过程中可能产生较大的冲击电流,对电网造成一定的影响; c.需要采取措施来应对电网的波动,以保证系统的稳定运行。
变速恒频风力发电机空载并网控制在现代风力发电场中得到了广泛应用。
例如,根据某风力发电场的数据,采用变速恒频风力发电机空载并网控制后,该风电场的年发电量增加了30%,同时设备维护成本降低了20%。
这充分证明了变速恒频风力发电机空载并网控制在提高发电效率和降低运行成本方面的优势。
变速恒频风力发电机空载并网控制是风力发电技术中的重要一环。
通过控制风轮转速以适应风速的变化,保持发电机输出频率的稳定,可以实现高效的电能转换。
第五章 变速恒频风力发电机组的控制

三、基本控制逻辑 (1)事先根据叶片特性计算出最优的叶尖速比λopt和最优功率系
数CPmax,将它们作为固定值设置在控制器中,于是由测量到的
发电机转速即可得知获得最大功率下的理想发电机电磁转矩。 (2)时刻计算∂Pem/∂ω,以爬山法来追求最优工作点,使∂Pem/∂ω= 0,从而获得最大功率输出。
风力发电机组监测与控制
第五章 变速恒频风力发电机组的控制
第五章 变速恒频风力发电机组的控制 第一节 变速恒频风力发电机组的控制目标
第二节 变速恒频风力发电机组的控制策略
第三节 常用的控制方法和手段
第一节 变速恒频风力发电机组的控制目标 叶轮所受的空气动力学载荷主要分为两大部分:确定性载荷与
随机性载荷。随机性载荷是由风湍流引起的,而确定性载荷则
统的扭转振动存在很大的阻尼,一般不会引起什么问题。但对 于变速恒频风力发电机组,特别是处于恒转矩控制状态下,叶 轮、齿轮箱和发电机的阻尼都很小,因而叶片的平面内振动模 态和电磁转矩脉动可能激发传动系统产生剧烈的扭转振动。
七、塔架前后振动的抑制
图5-7
带通滤波器的频率特性
八、独立变桨技术
图5-8 增加传动链阻尼后的转矩控制器
(4)机组在额定风速以上运行时,为保持稳定的功率输出而进行 的变速变桨耦合控制。
第二节 变速恒频风力发电机组的控制策略 一、变速风力机的转矩-转速特性
二、功率系数CP、叶尖速比λ和桨距角β的特定关系
三、基本控制逻辑 四、滤波器 五、转矩和变桨控制 六、传动系统的扭转振动抑制 七、塔架前后振动的抑制 八、独立变桨技术
图5-12 变速与变桨分步控制带来的功率损失
四、在过渡区域进行变桨调节以增强可控性 实际的运行中,由于叶轮动态特性的影响,如果在额定点C附
变速恒频双馈风力发电机的功率控制

机性 、 时变性 、 杂性 特点 以及无 法精 确建 模 的动态 复 部 分 , 为一 个 多变 量 、 杂 的非 线性 系统 . 用 传 成 复 采 统 的定 子磁场 定 向矢 量 控 制 方 法 , 能 指标 很 难 令 性 人满 意 . 本文 提 出 了一种 具 备 较 强 抗 干 扰性 能 的有
示 1 2.
[ 稿 日期 ]2 1 一 1 — 2 收 OO 1 5 [ 者 简 介 ]王  ̄ ( 9 4 ) 女 , 作 16 - , 湖北 松 滋 人 , 北 工 业 大 学 副 教 授 , 究 方 向 为 自动化 技 术 , 算 机 控 制 理 论 湖 研 计
第2 6卷 第 3期
最大 限度 的捕 获风 能 以提 高 功率 因数 、 风力 发 电效
率 以及对 电 网进行 有 效 的 无 功补 偿 , 而成 为 目前 从 风力 发 电的主 要研究 方 向.
调节 转子 励磁 绕组 的供 电频率 厂 , 。 以保证 定 子 绕 组 电流 频率 厂 恒定 , 即定 子馈 电频 率与 电 网频 率保 持
王 粟 等 变速 恒 频 双馈 风 力发 电机 的 功 率 控 制
8 1
1 定 、 子 电压 方程 : ) 转
f 一 一 R i 一 D + c1 £, J
综合 控制 转子励 磁 电流 的 幅值和 相位 可 以实现 双馈
发 电机 的功率解 耦 控 制 , 即通 过 控 制 转子 励 磁 电流 的 幅值 可 以实 现有 功 功 率 和 无 功 功率 控 制 ; 过 改 通 变励 磁 电流 的相 位 可 实 现 双 馈 发 电机 功率 角 的 改 变 , 而实 现有 功功 率和 无功 功率 的 比例调 节. 从 双馈 发 电机基 于模糊 神 经 网络 的闭环控 制 系统 原理框 图见 图 2 通 过 检 测所 得 有 功 功 率 P和 无 功 .
简述变速恒频风力发电系统的控制策略

变速恒频风力发电系统的控制策略1. 引言随着可再生能源的快速发展,风力发电在新能源领域扮演着重要的角色。
变速恒频风力发电系统是一种常见的风力发电技术,它采用变频器和传感器等设备来控制风机的运行。
本文将对变速恒频风力发电系统的控制策略进行全面、详细、完整和深入的探讨。
2. 变速恒频风力发电系统的基本原理变速恒频风力发电系统由风机、变频器、传感器和控制器等部分组成。
变速恒频风力发电系统的基本原理是将风机的机械能转化为电能,并通过变频器控制输出电压的频率和电压大小。
变速恒频风力发电系统的控制策略主要包括风机的启停控制、叶片角度调节、电网同步控制和功率控制等方面。
2.1 风机的启停控制风机的启停控制是变速恒频风力发电系统控制策略的关键。
当风力较小时,系统需要启动风机以利用可用的风力资源。
启动风机时,控制器会发送启动指令给变频器,将电机的转矩逐渐增加,使风机启动加速。
当风力达到一定的阈值后,控制器会发送恒频指令给变频器,使风机保持恒定的转速。
2.2 叶片角度调节变速恒频风力发电系统通过调节叶片角度来控制风机的输出功率。
当风力较大时,控制器会通过传感器获取风机旋转速度和风速等参数,然后根据预设的功率曲线计算出应该调整的叶片角度。
调整叶片角度可以控制风机的风能利用率,使其在不同风速条件下都能输出最佳功率。
2.3 电网同步控制电网同步控制是变速恒频风力发电系统将风机的电能输出与电网相连接的关键。
在将风机的电能输出给电网之前,控制器需要检测电网的频率和电压等参数,然后将风机的输出电压调整到与电网同步。
通过电网同步控制,变速恒频风力发电系统可以保持与电网的稳定连接,并将多余的电能输送给电网。
2.4 功率控制功率控制是变速恒频风力发电系统的关键功能之一。
通过控制风机的转速和叶片角度等参数,系统可以实现对风机输出功率的精确控制。
功率控制在应对电网需求变化、风力波动等情况下起到重要作用,可保持风机输出功率在合适范围内,确保系统的安全和稳定运行。
变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制摘要:风力发电是一种可再生能源,因此,对它的开发和利用显得尤为重要。
由于其实用、高效的特点,变速恒频风电技术在许多方面都具有很大的应用前景,并且伴随着风电技术的持续发展,它已经成为了国内外众多专家学者关注的焦点。
安全、低成本、高效的风电技术是风电技术发展的重点,而对其短时有效风速进行精确预测是实现风电系统平稳运行的关键与基础。
风电机组在运转过程中,其风场呈现出一种三维时变特性,由于各测点在风轮表面上得到的风速各不相同,因此,利用风速仪对其进行短时的风速预报并不可行。
为改善风电机组的调速性能,需对风电机组的短时风速预报进行深入的分析与研究。
关键词:变速恒频;风力发电系统;最大风能追踪控制1变速恒频风力发电概述本文介绍了一种新型的变频调速发电机的结构,并对其性能进行了分析。
双馈发电机的定子线圈与电网相连,转子线圈为三相交流变频驱动,一般采用交流-交流变换或交流-直-交变换来驱动。
双馈发电机可以在各种工况下工作,并且可以根据风速的改变来调节其旋转速度,从而保证风机始终处于最优的工作状态,提高了风力资源的利用效率。
当电机负荷或速度改变时,调整馈入转子绕组电流,就可以使定子的输出电压和频率不变,也可以调整发电机的功率因子。
2变速恒频风力发电技术重要性及其优势2.1变速恒频风力发电技术的重要性风力发电机是一种以风力为动力的风力发电机。
在整个风力发电过程中,发电系统占有相当的比重。
通常情况下,当风力发电系统的单位装机容量不断增加时,就可以从一个侧面说明风力发电机的结构存在一定的问题。
为此,需要对风力发电系统进行结构优化设计。
本项目研究成果将为风电机组的安全稳定运行提供理论依据,并为实现风电机组的高效稳定运行提供理论依据。
2.2变速恒频风力发电技术优势风力发电技术在风力发电中的应用具有明显的优势。
在风力发电的过程中,使用变速恒频的风力发电技术,能够从最大功率的角度来确保发电系统的平稳运转,不仅能够在某种程度上增加风电系统的发电量,还能够提升风电系统的运行效率。
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到 目前为止 ,为 了提高风力发 电机组 的效率和改
m eho ssmu a e t a lb ba e n S - 00do bl f d wi d t r n o o y e Thesmulto t d i i lt d wih M ta s d o UT 1 5 u y—e n u bi epr t t p . i ain r s ls s w ha e h n e n wi d s e d.a t lr t to p e fge e ao r c s o tma ne e u t ho t twh n c a g s i n p e cua o a i n s e d o n r t r ta k p i lo qu c y a or ei a a e H p owe fVSCF wi u bneh sb te a k ng e e t , h yse ikl nd t qu sb lnc ,O t ut p ro nd t r i a e trt c i f c s t es t m r
pe f r a c ssa l , n e c i g t a g t p i a w e . r o m n ei t b e a d r a h n hetr e o tm l of po r K e r s u z g ci frn ec n r l ee e c oain;a a t eo t a z y c nr l y wo d :f z yl i ee c o to ;r fr n er tt o n o d p i p i l u z o to ;DTC ;VS v m f CF
制 目标 。提 出 了采用 模 糊逻 辑推 理控 制 的方 法得 到低风 速 时发 电机 的参考 转速 ,利 用 自适 应最优 模 糊控 制与 直接 转矩控 制相 结合 的方 法来 控制发 电机 的 电磁 转矩 的方 案 ,并且使用 Mal t b软件 对 a 该 方案 应用 于 1 MW 双馈 型风 电机 组 系统进 行仿 真研 究。仿 真结果 表 明 了在风 速 变化 时,发 电机 . 5 实 际转速 可 以很快 跟踪 最佳 理论值 ,转矩平 衡 ,变速 恒 频风 电机 组功 率输 出具有 较好 的跟 踪效果 ,
研 究 与 开 发
变速恒 频双 馈风 力发 电机 的最优功 率控 制
姚兴佳 韩 嵩奎 赵希梅 2 郭庆鼎 2
(. 1沈阳 S 业 大学风 能技 术研 究所 ,沈 阳 I0 2 ;2沈 阳工 业大学 电气工 程 学院 ,沈 阳 10 7 - 10 3 . 1 8 0)
摘要
本 文针 对 风力 发 电机 组 的不确 定 性及 多 干扰 的问题 ,以追 踪大风 能作为 有 功功 率控
2 S h o f lcrc l n ie rn , h n a gUnv ri f e h oo y S e y n 1 8 0) .c o l E e tia gn eig S e y n iest o T c n lg , h n a g 1 0 7 o E y
Abs r c I hi P e , c n i rn m a y nc ra n a t r a d it r a c s f w i d po r t a t n t s 印 r o sde i g n u e t i f co s n d su b n e o n we ge r tn yse s t k n a m u w i owe r c i sa tv o e o to a g t I r p s st ne a i g s t m , a i g m xi m nd p rta k ng a ci e p w rc n r ltr e . tp o o e o us u z o c i f r nc o to o t i i g r f r n e r tto e r t r b l w a e i d s e d e f z y l gi n e e e c n r l b a n n e e e c o ai n of g ne a o e o r t d w n p e ,
c m iig a at eo t l u z n i c ru ( T )t o t l eea rtru ,tepo oe o bnn d pi pi zy ad dr t oq eD C oc nr n rt q e h rp sd v ma f e t og o o
系 统性 能稳定 ,达 到 了最优 功率 的 目标 。
关键 词 :模 糊逻 辑 推理 控 制;参考 转速 ; 自适应 最优模 糊 控制 ;直接 转矩 控制 ;变速 恒频
Op i a we n r l f ra l p e tm l Po rCo t o i b eS e d o Va Co t ntFr que y Do nsa e nc ubl-e i y f d W nd Tur ne bi s
YoX n [ l Ha o g il Z a i ee G oQ n dn 2 a igi a nS n yn ho m i X u ig i g
(1W idEn r yI si t, h n a gUnv ri f e h oo y S e y n 1 0 3 . n eg n t u e S e y n i est o c n lg , h n a g 1 2 ; t y T 0